碳纤维作为一款新型材料,可谓是性能强大,应用颇广。想要得到性能稳定的碳纤维,需要从制备环节开始把控了。让我们来看看碳纤维制备的5个月阶段,以及需要特别注意的4个环节。
 
碳纤维制备的五个阶段和4个注意环节
 
    碳纤维制备的五个阶段
 
    1、拉丝:常用的拉丝方法有3种,分别是湿法、干法和熔融状态。
 
    2、牵伸:牵伸的温度在100℃~300℃左右,碳纤维的多少在这个步骤中是关键。
 
    3、预氧化:预氧化的温度为400℃,它让分子内部形成氢健,提高热稳定性,预氧化的程度与碳纤维的性能直接相关。
 
    4、碳化:碳化的温度要高一些,在1000℃~2000℃之间,目的是出去纤维中的其它杂质,让碳原子的含量更高。
 
    5、石墨化:石墨化的温度要更高些,在2000℃~3000℃左右,进一步去除纤维中的杂质,并让它转变为更为稳定的结构。
 
碳纤维制备的五个阶段和4个注意环节
 
    碳纤维制备的4个注意环节
 
    1、想要制备出高性能的碳纤维,需要实现原丝高纯化、高强化、致密化以及表面光洁无暇。制备碳纤维需要从原丝的聚合单体开始,实现一条龙生产。原丝质量既决定了碳纤维的性质,又制约其生产成本,所以选择品质较好的PAN原丝非常重要。
 
    2、碳化过程会去除杂质,提高碳元素的纯度,如何将杂质最大化的排出是需要解决的问题。在某种意义上说,提高强度的过程实质上就是减少、减小缺陷的过程。
 
    3、在预氧化过程中,保证均质化的前提下,尽可能缩短预氧化时间。这是降低生产成本的方向性课题。
 
    4、研究高温技术和高温设备以及相关的重要构件。高温炭化温度一般在1300~1800℃,石墨化一般在2500~3000℃。在如此高的温度下操作,既要连续运行、又要提高设备的使用寿命,所以研究新一代高温技术和高温设备就显得格外重要。如在惰性气体保护、无氧状态下进行的微波、等离子和感应加热等技术。
 
    碳纤维制备过程步骤看着并不多,但是每一步都牵扯到很多技术方面的难题,在实际制备过程中,一个小问题,往往就会导致碳纤维性能无法达标。这也是碳纤维发展至今,仍然无法全面普及的核心问题之一。